Способ регулирования турбокомпрессоров

 

. в

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалнетичвенни

Рвеиублик

775398

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 02 . 06 . 7 7 (21) 2491584/25-06

{51)М. Кл.

F 04 0 27/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30,10.80. Бюллетень № 40 (53) УДК 621. 512-55 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 10. 80 (72) Авторы изобретения

В. Я. Балах, Л. Л. Моисеев, Г. Ф. Капралов и Г. П. Балах (71) Заявитель

Кузбасский политехнический институт (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА

Недостатком способа является отсутствие связи между регулятором давления и устройством противопомпажной защиты, что приводит к их несогласованной работе. Турбокомпрессоры не регулируемы в режимах малых газопотреблений. Изодромный регулятор (давления) поддерживает давление P на нагнетании по функциональной зависимости от величины нагрузки Q :на нагнетании р-f(Q) до момента полного включения в процесс регулирования устройств плавного изменения производительности. Затем при последующем уменьшении нагрузки величина давления в коллекторе изменяется (повышается) по напорной характеристике (соответствующей полному включению

Изобретение относится к области регулирования турбокомпрессоров, в частности к способам регулирования их производительности и .давления: на нагнетании.

Известен способ регулирования тур. бокомпрессоров по параметрам давления и нагрузки (расхода) путем управ: ления исполнительными устройствами плавного изменения производительности (1). Сигнал на исполнительные устройства подают от двухимпульсного изодромного регулятора давления, реагирующего как на сигнал датчика давления, так и на сигнал датчика нагрузки. Импульс по нагрузке с предварением воздействует на систему регулирования, повышая качество регулирования.

К недостаткам способа относится то, что изменения, обусловленные особенностями способа, внесены только . в схему регулирования давления, а все остальное, в том числе и управле-25 ние устройством противоположной защиты, оставлено так же, как и в типовых схемах при регулировании постоянства давления, в коллекторе. Р связи с этим работа двухимпульсного регулято- 30 ра давления не согласована с работой устройства противоположной защиты.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования турбокомпрессора, снабженного регулятором противоположной защиты, путем плавного изменения производительности по сигналу нагрузки с помощью иэодромного регулятора давления, воздействующего на сервоприводы регулирующих устройств (2).

775398 регулирующего исполнительного устрой, ства) до момента срабатывания противопомпажной защиты и регулятора давления. Зто позволяет получить в коллекторе давление, равное давлению настройки регулятора противопомпажной защиты, но не заданное.

Цель изобретения — повысить качество регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что сигнал нагрузки дополнительно по- 10 дают на регулятор противопомпажной защиты.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

В схеме предусмотрено регулирова-ние давления, например, дросселированием на всасывании в функциональной зависимости от нагрузки (расхода).

Регулирование давления производят гидравлическим регулятором давления 20 .по сигналу рассогласования ЬР между текущим давлением Рк в коллекторе и заданным Р . Заданйое значение давления P формируется в зависимости от нагрузки Я„. При линейном характе- ;(5

Э ре зависимостй давления задания от нагрузки P =A+l3Q (где A и  — коэффи3 циенты уравнения) заданное давление может быть получено, например, в виде унифицированного пневматического сиг- у нала на выходе дифференциального манометра ДИ-П2.

Схема содержит регуляторы давления и противопомпажной защиты. В схеме регулирования давления предложены сер- З5 вопривод 1 дроссельной .заслонки 2, установленной на всасывании турбокомпрессора 3, сервопривод 4 противопомпажного клапана 5.

Сигналы 9, и P пропорциональные соответственно расходу и давлению в коллекторе 6, измеряют дифференциальным манометром 7 и сильфоном 8 регулятора давления. Сигнал нагрузки (расхода) 4» дифференциальным манометром

7, напрймер ДП-П2, преобразуют в уни- 45 фицированный сигнал давления задания

0,02-0,10 MIla и подают на сильфон. 9 регулятора давления.

Сильфоны 8 и 9 воздействуют на.рычаг 10, являющийся механическим элементом сравнения (заданного Р> и текущего.P давлений в коллекторе) к струйного гидравлического усилителя °

С целью ограничения минимального дав- 55 ления в коллекторе в схеме предусмот рена пружина 11, выполняющая функции задатчика минимального давления.

В зависимости от сигнала рассогласования между заданным и текущим давлеьиеМ в коллекторе струйная трубка еO

12 гидравлического усилителя 13 смещается влево или вправо, соответствен-. но перемещая золотник двухкаскадного гидравлического усилителя. Для улучшения переходных процессов в схеме,, 65 предусмотрено изодромное устройство

14. Для повышения противопомпажной защиты сигналы нагрузки и давления вводят посредством сильфонов 15 и 16.

Для управления регулятором противопомпажной защиты необходимо наличие сигнала, обратного сигналу нагрузки.

С этой целью в схеме предусмотрен инвертор 17, позволяющий получить сиг нал Р =1-Р . Суммарное воздействие

3 сильфонов 45, 16 передается рычагом

18 струйной трубке 19. С другой стороны струйная трубка воспринимает усилие от мембраны 20, которое пропорцио нально давлению разрежения на всасывании. Изменение положения струйной трубки вызванное результирующим сигналом рассогласования отслеживается золотником двухкаскадного гидравлического усилителя 21. Настройку регулятора в номинальных режимах работы осуществляют изменением натяжения пружины 22 эадатчика. уменьшение нагрузки в коллекторе до Q =О,„„нведет к изменению давления к мин задания P =f (Q<) . Давление в коллекЪ торе становится больше заданного

Р» >Р, струйная трубка 12 регулятора давления смещается вправо под действием результирующего момента от сильфонов 8 и 9. Золотник гидравлического усилителя 13 смещается вправо. Штоковая полость изодромного устройства

14 сообщается с напорным трубопроводом, а штоковая полость сервопривода

1 — со сливом. Под действием давления напора поршень изодрома смещается вправо, вытесняя при этом жидкость из правой полости цилиндра изодромного устройства в верхнюю полость цилиндра сервопривода 1. Поршень сервопривода 1 перемещается вниз. Дроссельная заслонка на всасывании турбокомпрессора закрывается.

Нри большой величине сигнала ðàñсогласования между текущим и заданным давлением в коллекторе дроссельная заслонка закрывается так, что угол открытия ее не превосходит рекомендованной величины для номинального режима работы. Дальнейшее уменьшение производительности и давления на выХоде турбокомпрессора посредством дросселирования невозможно. Уменьшение давления можно производить включением в работу клапана 5 противопом- лажной защиты.

В связи с этим клапан 5 должен включаться при уменьшении сигнала нагрузки (расхода): открытие его должно быть тем больше, чем меньше величина расхода. Получение такого сигнала на управление клапаном 5 стало возможно при включении в схему инвертора 17.

Уменьшение нагрузки (расхода) вы,зывает увеличение сигнала P, поданного в сильфон 15 регулятора противо3 помпажной защиты. В момент закрытия

775398 дроссельной заслонки в результате воздействия, оказываемого сильфонами 15 и 16, струйная трубка 19 и золотник гидроусилителя 21 находятся

h. нейтральном положении.

После закрытия дроссельной заслон. ки при дальнейшем снижении расхода увеличение сигнала Рз в сильфоне 15 превосходит уменьшение сигнала давления Р в сильфоне 16. Результирующее усилие этих сильфонов превосходит усилие, соответствующее нейтральному положению струйной трубки. Струйная трубка .19 смещается вправо. Напорный трубопровод сообщается со штоковой полостью сервопривода 4. Дальнейшее уменьшение давления н коллекторе ироизводится путем перепуска газа на всасывание или в атмосферу через клапан 5.

С увеличением нагрузки (расхода) в коллекторе работа системы регулирования осуществляется в обратном порядке. Сигнал нагрузки Р, поданной на регулятор противопомпажной защиты, уменьшается. Клапан 5 прикрывается.

При расходе, равном производительности турбокомпрессора с закрытой дроссельной заслонкой, клапан 5 противопомпажной защиты закрывается полностью.

Дальнейшее увеличение расхода вызывает открытие дроссельной заслонки на всасывании.

Осуществление данного способа поае шает безопасность эксплуатации турбокомпрессоров при регулиронании давления в зазисимости от нагрузки, позноляет уменьшить расход энергии на 3-53 эа счет снижения давления воздуха на нагнетании в период минимальной загрузки"

Формула изобретения

Способ регулирования турбокомпрессора, снабженного регулятором противопомпажной защиты, путем плавного изменения производительности по сигналу нагрузки с помощью иэодромного регулятора давления, воздействующего

15 на серноприводы регулирующих устройств, отличающийся тем, что, с целью поньмения качества регулирования, сигнал нагрузки дополнительно подают на регулятор противо2О помпажной защиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пивень В. Д., Баясанон Д. Б., Мед Г. A. Автоматизация газотурбинных 5 Установок, Л., "Машиностроение", с. 44-47, 90-94, 1967.

-2. Моисеен Л. Л. и Балах В. Я.

Моделирование на аналоговой вычислительной машине системы регулирования

Зо производительности компрессорной станции.Сб. трудов КуэПИ, М бб, "Вопросы горной механики", Кемерово,. 1974, с. 136-148.

775398

Составитель Г. Романов

Редактор Т. Рыбалова, Техред Т.Маточка Корректор М. Коста акаэ 7690/45 Тираж 725 Подписное

ВЙИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаушСкая наб., д. 4/5

Филиал П П Патент, r Ужгород, ул. Проектная,